Presentasi Seminar Tugas Akhir

KV PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA

FERY JUSMEDY MARBUN 030402038

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007

LATAR BELAKANG MASALAH Perkembangan sistem ketenagalistrikan seiring dengan meningkatnya permintaan kebutuhan energi listrik menyebabkan diperlukannya pembangkit energi listrik berkapasitas besar. Daya yang dihasilkan oleh pembangkit ini akan disalurkan melalui sistem saluran interkoneksi. Salah satu analisis yang dapat dilakukan pada sistem interkoneksi saat keadaan mantap adalah studi aliran daya.

 Metode : Iterasi Gauss-seidel, Newton raphson, Fast decoupled.  Informasi : P, Q, V, dan aliran daya  Guna : mengetahui besar rugi transmisi, alokasi daya reaktif, kemampuan sistem memenuhi pertumbuhan beban, dan penambahan suplai pembangkit

PT. Chevron Pacific Indonesia

 Punya sistem pembangkit sendiri, melayani : Duri, Dumai, Minas, Rumbai  Menggunakan tegangan 115 KV sebagai tegangan interkoneksi, panjang = 674 Km  Memiliki sekitar 51 buah bus yang tersebar

Perhitungan Aliran daya sistem 115 KV PT. CPI secara manual sangat rumit.  ETAP 4.0 : Program komputer yang digunakan untuk perhitungan studi aliran daya pada sistem tenaga listrik yang besar dan perlu perhitungan yang kompleks.

Tujuan Penulisan

Mengetahui

dan memahami penggunaan sofware ETAP 4.0 Mengetahui tegangan, daya nyata, dan daya reaktif Mengetahui tegangan kritis Mengetahui Losses (rugi-rugi) Mengetahui aliran daya pada saat sistem normal

Batasan Masalah  Studi aliran daya menggunakan software ETAP 4.0  Studi aliran daya menggunakan metode iterasi Gauss-Seidel dengan faktor ketelitian 0,000001 dan faktor percepatan 1,6.

 Data peralatan yang tidak diperoleh dari PT. CPI menggunakan konstanta ETAP 4.0

 LTC (load tap changer) dari transformator tidak digunakan  Impedansi dari saluran dan transformator di sisi 13,8 KV diabaikan  Beban merupakan beban ter-lump yang diasumsikan bahwa beban tersebut terhubung ke rel (bus) 115 KV

 Studi aliran daya dilakukan pada saat kondisi sistem normal  Optimasi operasi pembangkit diabaikan

STUDI ALIRAN DAYA Adalah salah satu analisa aliran daya pada keadaan steady state Real Power (P)

Reaktif Power (Q)

Besar dan sudut Phasa tegangan (V)

Hasil studi Aliran Daya dapat digunakan untuk : • Mengetahui besar rugi-rugi transmisi • Perencanaan terbaik sistem tenaga listrik  Aliran daya pada saat memasukan pembangkit listrik yang baru pada sistem  Mengetahui aliran daya dalam memenuhi permintaan energi listrik

• Menentukan operasi terbaik sistem tenaga listrik

 Pengontrolan alokasi daya reaktif yang optimal oleh sistem pembangkit tenaga listrik

Jenis-jenis bus dalam sistem tenaga : 1) Load bus   

Besaran yang diketahui : P, Q Besaran yang dapat dihitung : V, δ 39 buah

  

Besaran yang diketahui : P, V Besaran yang dapat dihitung : Q, δ 9 buah

  

Besaran yang diketahui : V, δ Besaran yang dapat dihitung : P, Q 3 buah

2) Generator bus

3) Slack bus (swing bus)

Tanda P dan Q • P dan Q, bus beban induktif (p.f lagging) • •

•

9.

S = -P - jQ P dan Q, bus beban kapasitif (p.f leading) S = -P + jQ P dan Q, bus generator induktif (bus generator sedang beroperasi pada p.f lagging) S = P + jQ P dan Q, bus generator kapasitif (bus generator sedang beroperasi pada p.f leading) S = P – jQ Daya reaktif dari peralatan kompensasi

ETAP 4.0 (Eletrical Transient Analyzer Program)

• Load Flow Analysis • Short-circuit Analysis • Motor Starting Analysis • Harmonic Analysis • Transient Stability Analysis • Relay Coordination • Reliability Analysis

Flowchart Metode aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0 Mulai

Buat One-Line Diagram

Masukan Data: Generator(KV, MW, MVAR) Transformator(KV, MVA, Z, X/R) Transmisi(panjang, R, X, Y) Pengaman(rating dari library) Bus(KV, %V, angle, LDF) Tidak Tentukan Swing Bus

Masukan data Studi Kasus: Metode, Max. Iterasi, Precision, loading category, Charger loading, Load Diversity factor, initial Condition, update. Tidak Run Program Ya Output Load Flow

Selesai

1. One-line Diagram Nel la 1 15 k V

P NG -N L

Bal am 1 15 k V

15 0

B at an g 1 15 k V

L-P NG MVA

L-B LM 5 . 93 6

7 . 04 3

9 0 /9 0 / 30

M G L- S TG

MVA

L-S TG

3 . 80 6

MVA

C G N- T X 3

15 0

15 0

M VA

M VA

MVA

ND RI _1 3.8 1 3 .8 k V

C DRI -G 3

Gen6

25.28

25.28

MW

B us -4 3 1 15 k V

B us 43 - CD R I

CD RI-B G3 1 3 .8 k V

CG N- KB J_230 A MW

ND RI _1 15 B 1 15 k V

CD RI-T X3 15

CD RI-TX4

M VA

15

L- NDRI _11 5B 4 . 84 2

L-R KN

MVA

P em at an g M ai n 1 15 k V

L -C DR I 71.2 67

CD RI-T X2 15

M VA

MVA

M VA

K B J_ 2 3 0 2 30 k V

CD RI-B G2 13 .8 k V

C DR I- D RI _ B

CD RI-D RI MVA

CD RI-T X1 15

CDRI-B G1 1 3 .8 k V

MVA

L-P MM 8 . 94 8

ND RI_1 15B -CD RI

M VA

Ce nt ra l D ur i 1 15 k V

B us 43 - PM T M

CG N- KB J_2 30 B

NDR I_11 5A-ND RI_1 15B

CD RI-B G4 1 3 .8 k V

Rok an 1 15 k V

5.23

C GN- TX 2

ND RI _115A 1 15 k V

MVA

RKN- Bu s4 3

M VA

N DR I_ 11 5A - TX 1

1 . 51 3

L-M GL

MVA

MW

C G N- B G 3 1 3 .8 k V

L-B TG

BT G-CD RI

1 . 95 4

120

C G N- B G 2 1 3 .8 k V

S T G- B T G

MVA

Me ngga la 1 15 k V

C GN -G 3

MW

Cogen 2 30 k V

L-B KO 17.5 77

P in an g 1 15 k V

120

MW

C G N- T X 1

S int on g 1 15 k V B K O- S T G

NL- BL M

C GN -G 2

120

C G N- B G 1 1 3 .8 k V

(terlampir)

B an gk o 1 15 k V N L- BK O

C GN -G 1

C DR -G 1

C D RI - G 2

25.16

25.28

MW

MW

Duri 1 15 k V

KB J_23 0-T XB

KB J_23 0-TXA 1 5 0 / 15 0 / 5 0

1 5 0 / 15 0 / 5 0

MVA

D R I- P G T L-D RI

B K M- D R I

25.1 94

Be ka sa p M ai n 1 15 k V

KB J_ 13 .8 A 1 3 .8 kV

KB J_ 13 .8 B 1 3 .8 k V

MVA

P un gu t 1 15 k V

MVA

D R I- K B J L-PGT 1 . 60 1

L-BKM 13.2 59

MVA

Libo 1 15 k V

MVA

L B O- K B J P G T- K B J

L-L BO

2 . 55 8

KBJ 1 15 k V

MVA

K BJ -3D K BJ -4 B

KB J- KT BT K

3D 1 15 k V

4B 1 15 k V

Kota Bat ak 115 k V

Ber uk 1 15 k V

K BJ -5B L-3D

K BJ -4D

11.2 24

MVA

20.9 12

2 5 .2 8

L-B RK

KT BT K- PT P

4D 1 15 k V

5B 1 15 k V

BR K-ZM RD

4 D- 6DN 5B- 6D

L -5 B

MVA

21.7 68

P us ak a 1 15 k V

6DN 1 15 k V

L-4D

MVA

6D 1 15 k V

PT P- S R M

MVA

Z am ru d 1 15 k V

5 B- MNS

L-P SK

L-6 DN 23.6 86

Sur am 1 15 k V

L-SRM

36.2 51

6.12

MVA

L-M NS

6 D- MN S

L -6 D 28.0 09

1 . 86 7

B R K- P S K

B R K- M N S

31.6 09

L-PTP

MVA

3D- 4D

MVA

Pe ta pa ha n 115 k V

2 . 56 2

MVA

4.74

4B- 5B

L -4 B

L - KT B TK

P S K- P D D

MVA

L -Z MR D MVA

6 D N- M N S

15.4 13

MVA

MVA

P ed ad a 1 15 k V

Min as 1 15 kV

MVA

M N S- T X 4 12

M N S- B G4 1 3 .8 kV

M N S- T X 6

M N S- T X 8

MN S-TX 10

MN S-TX 11

25

25

41

41.6 67

MN S- B G 6 13 .8 k V

M NS -G 4 1 7 .5 5 2

M VA

MW

M NS -G 6 29.75

M VA

M N S- B G 8 1 3 .8 k V

MW

MN S-BG 10 1 3 .8 kV

M NS -G 8 29.75

M VA

MW

MW

M N S- G 1 1 45 .9

MNS-8 D

MVA

8D 1 15 k V

MN S-BG 11 1 3 .8 k V

M N S- G 1 0 38.66

M VA

MW

L -8 D 36.5 29

M NS -8 C 8C 1 15 k V

MVA

L-8C

23.7 35

MVA

L-P DD

2 . 77 8

MVA

PT. CPI One-line Diagram Overview • North Duri Gas Turbin (COGEN)  3 buah generator, masing-masing kapasitas = 120 MW

• Central Duri Gas Turbin (CDRI)

 4 buah generator,3 buah 25,28 MW, 1 buah 25,16 MW

• Minas Gas Turbin (MNS)

 5 buah generator, 17,552 MW, 2 buah 29,75 MW, 38,66 MW, 45,9 MW.

• Total bus = 51 buah

2. Masukan Data • Generator  KV, MW, MVAR

• Transformator 

KV, MVA, Z, X/R

• Transmisi

 Panjang, R, X, Y

• Pengaman

 rating dari library

• Bus

 KV, %V, angle, LDF

• Beban

 dianggap lumped load  KV, MVA, % beban motor

Contoh untuk data Generator

3. Penentuan Swing Bus  CGN-BG1, CGN-BG2, CGN-BG3  Besaran yang diketahui V dan δ. V = 1,05 pu δ = 00

4. Masukan Data Studi Kasus Metode yang digunakan? Berapa Maximum Iterasi diinginkan? Loading Category ? Load Diversity Factor ? Charger Loading ? Initial Condition ?

yang

Tampilan Data Load Flow Study Case

5. Jalankan program ETAP 4.0 • Pilih icon load flow analysis pada toolbar

Program tidak jalan (error) apabila terdapat kesalahan

!

Data yang kurang  Data Swing generator

6. Output Load Flow • Output load flow dapat diketahui setelah program dijalankan

Untuk melihat hasil keluaran aliran daya di load flow report manager yang terdapat pada toolbar sebelah kanan program

HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CPI

1. Hasil perhitungan nilai tegangan dan sudut beban saat sistem normal

Voltage Bus

Critical limit Marginal Limit (%Tegangan) (% Tegangan)

Overvoltage

105

102

Undervoltage

95

98

2.

Perhitungan Daya Aktif dan Reaktif saat sistem normal

3.

Hasil perhitungan aliran daya pada cabang (transmisi dan transformator)

4.

Hasil Perhitungan losses dan voltage drop saat sistem normal

Kesimpulan • • • • • •

•

Perhitungan selesai pada iterasi 1815. Tegangan yang paling rendah kritis (critical undervoltage) untuk sistem 115 KV adalah 98,089 KV pada bus Balam. Tegangan yang paling besar untuk sistem 115 KV (marginal overvoltage) adalah 111,862 KV pada bus NDRI_115A. Tegangan pada setiap bus bergantung pada besar daya reaktif pada bus tersebut. Aliran daya paling besar terdapat pada transmisi antara CGN dengan KBJ_230A. Losses yang paling tinggi pada saluran transmisi untuk sistem 115 KV adalah antara BRK (Beruk) dengan MNS (Minas) sebesar 916,8 KW. Disamping itu jg pada saluran BTG dengan CDRI sebesar 798,3 KW, dan saluran antara STG dengan BTG sebesar 794,7 KW. Losses semakin besar jika jarak transmisi dan daya yang disalurkan semakin besar.

Saran 2. Untuk menghasilkan studi aliran daya yang optimal maka

3.

• •

sebelum melakukan studi aliran daya sebaiknya dilakukan optimasi terhadap daya yang disalurkan pembangkit. Hasil studi aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia dapat dikembangkan untuk : • Analisa transient stabilitas sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia • Optimasi alokasi daya reaktif • Analisa kebutuhan kapasitor (kompensasi) pada bus • Studi aliran daya menggunakan LTC (load tap changer) transformator Untuk menghasilkan studi aliran daya perlu dilakukan update data-data yang diperlukan. Hal-hal yang perlu diperhatikan dari studi aliran daya menggunakan program ETAP 4.0 adalah alokasi daya aktif, daya reaktif, dan tegangan yang diinginkan pada bus.